植物根系对路基边坡稳定的影响数值分析

作     者：王恒星 

作者单位：东北林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨林

授予年度：2018年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：植物根系 边坡稳定 力学特性 冻融循环 数值分析 

摘      要：植物护坡作为绿色、环保的一种新型护坡技术,已经被广泛的应用于工程建设当中。目前对植物护坡的研究已经非常广泛,但对于东北地区等季冻地区的植物护坡的研究系统性和全面性还不够。因此,考虑到冻融作用对植物护坡的影响,本文以哈尔滨地区路堤边坡几种常见的草本植物根系为研究对象,分析了其加固边坡土体的力学特性,并探究了冻融作用对其加固作用的影响。首先通过现场调查,确定了哈尔滨绕城高速公路路堤边坡4种常见草本植物作为实验对象,通过室内试验测定植物根系的直径、长度、分布密度、抗拉强度等基本参数,并通过室内土工试验确定素土的界限含水率、最大干密度、最佳含水率等基本参数。通过植物单根的拉拔试验,测定植物根系与土体间的摩擦效应,探究影响根土之间的摩擦效应的主要影响因素;通过直剪试验测定根-土复合体的抗剪强度,分析植物根系对土体抗剪强度的影响;通过无侧限抗压强度试验,直观的观察植物根系加固土体的效果,并通过计算分析植物根系加固土体的空间效应。通过冻融循环下的拉拔试验、直剪试验、无侧限抗压强度试验,分析冻融循环作用对植物根系加固土体的影响,评价4种植物根系在冻融循环作用下的加固效果。最后利用有限元软件建立模型,模拟植物根系对路堤边坡土体加固的情况,得到其表层土体的位移、应力变化情况。评价4种草本植物根系对路堤边坡土体的加固效果,以及植物根系在冻融循环条件下加固路堤边坡土体的情况。通过研究发现,植草能够有效抑制边坡表层土体的滑移,且结缕草对边坡表层土体的加固效果最好。